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衰變周期為什么那么長,質子會衰變嗎

云知道質子

但如果質子能衰變，它的半衰期一定很長 。我們知道中子將在大約15分鐘內衰變，而質子，它必須活得很長 。只要任何一個質子衰變，高能的衰變產物都會發出光信號 ?？茖W家不僅可以測量質子是否衰變，還可以測量有多少質子衰變 。如果拿10 ^ 32個質子做實驗，等一年，如果沒有一個衰變，那就說明質子的半衰期至少是10 ^ 32年！我們需要知道的是，并不是所有的實驗都給出質子衰變的結果 。
質子會衰變嗎？如果可以，那質子的衰變周期有多長？
目前，沒有任何一個實驗發現質子會衰變 。質子衰變曾經是格拉肖的SU5)大統一模型的預言，但后來實驗上沒有測量到這個現象，所以也宣告了SU5)大統一模型的失敗 。先說一下格拉肖這個人，他是一個偉大的理論物理學家，與溫伯格一起因為弱電統一理論得到諾貝爾物理學獎 。這個是大家都知道 。要說他與中國人的關系，那么就是他有帶出了一個博士生就是姚期智，姚期智現在是清華大學交叉信息學院的院長，是著名的計算機科學家——曾經得到圖靈獎 。
質子的衰變周期為10^35年，怎么測出來的？人身體里的質子一生中會衰變嗎？
先說答案質子的半衰期至少為10^35年，目前實驗中并沒有測量出來質子會發生衰變，只是一些超出標準模型的大統一理論允許存在違反重子數守恒的現象，才得出來質子衰變這個說法！而在我們人的一生中，哪怕只有一個質子衰變的幾率也只有0.001% 。這個幾率很大嗎？其實并不大！我們下面就分析10^35年怎么來的？以及為啥說這個幾率并不大？人體內有多少個原子？在標準模型下任何衰變反應都要遵守核子數守恒定律在宇宙中所知道的一切恒星行星所有你眼前能看到的也包括我們自己都是由原子構成的 。
但是和其他所有的物質一樣，我們身體超過99.9%的質量是由原子核提供的 。如果進入原子內部，進入原子的核心，我們會發現原子核是由兩個簡單的核子組合的，也就是質子和中子 。質子和中子以數百種不同的組合形式結合在一起，它們不僅決定了一個原子是什么類型的元素，還決定了一個原子是否穩定 。我們每一個人體內都由10，000，000，000，000，000，000，000，000，000，000，000，000，000個原子組成10^28 。
我們知道，有些原子具有放射性，比如鉍鈾和釷，但是這些元素不論是發生衰變，總能保持核子數的守恒！即使是一個不穩定的自由中子上下下夸克，也會衰變為一個質子上上下夸克電子和反電子中微子，其實也就是中子中的一個下夸克釋放出了一個w玻色子，轉變為了較輕的上夸克，下圖可以看到 。這個過程也保持核子總數不變 。
那么質子呢？每個人體內超過10^27個原子是簡單的氫原子，原子核只有一個質子 。根據物理學中的許多觀點如大統一理論，允許違反核子數守恒的理論，質子本身可以衰變！但如果質子真的可以衰變，那它的半衰期一定很長很長，我們知道中子在15分鐘左右就會衰變，而質子，它必須活得非常長 。原因就是我們這個世界依然存在，而你和我也健康的存在 。
因為人的體內有10^27個普通的質子氫原子的原子核，這個巨大的數量告訴我們，不可能有太多的質子會發生衰變，否則我們就會自發的釋放出巨大的能量！因為衰變也是質量轉化能量的核反應過程！人體的熱量從那里來，簡單根據人體的測算，質子的半衰期也需要數億年和所有恒溫哺乳動物一樣，人類也會不斷地向外部環境釋放輻射 。
為了讓身體保持在合適的溫度下，我們需要消耗能量來彌補不斷散發的輻射 。對于一個成年人來說，每秒會消耗100焦耳的能量，就像一個100w白熾燈泡一樣 。假設我們人體從衰變的質子中獲得100%的能量，這也限制了人體內每秒衰變的質子數，絕對不超過6000億個質子 。根據人體內質子的數量和每秒衰變的質子數，我們就可以知道一個典型的質子衰變至少也需要數億年 。

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